Jordskælv i slowmotion:At studere slow-slip begivenheder kan kaste lys over ødelæggende storme

En ny undersøgelse fra Caltech viser, at såkaldte "slow slip" eller "silent" jordskælv opfører sig mere som almindelige jordskælv end hidtil antaget. Opdagelsen åbner døren for geovidenskabsfolk til at bruge disse hyppige og ikke-destruktive begivenheder som en analog, der er let at studere, og som vil hjælpe dem med at finde ud af, hvad der får jordskælv til at tikke.

Langsomt glidende hændelser blev først bemærket for omkring to årtier siden af ​​geovidenskabsmænd, der sporede ellers umærkelige skift i jorden ved hjælp af GPS-teknologi. De opstår, når fejl kværner utroligt langsomt mod hinanden, som et jordskælv i slowmotion. For eksempel, en hændelse med langsom udskridning, der opstår i løbet af uger, kan frigive den samme mængde energi som et minut langt jordskælv med en styrke på 7,0. Fordi de opstår dybt i jorden og frigiver energi så langsomt, der er meget lidt deformation ved overfladen, selvom de langsomme begivenheder kan påvirke et område på tusindvis af kvadratkilometer. Som sådan, de blev kun bemærket, da GPS-teknologien blev raffineret til det punkt, at den kunne spore de meget små skift. Slow-slip hændelser forekommer heller ikke langs hver forkastning; indtil nu, de er blevet set på kun en håndfuld steder, herunder Pacific Northwest, Japan, Mexico, og New Zealand.

Da de kun lige er begyndt at blive opdaget og katalogiseret, meget er stadig ukendt om dem, siger Jean-Philippe Avouac, Caltechs Earle C. Anthony professor i geologi og mekanik og anlægsteknik. "Der er en masse usikkerhed. Du kan ikke studere dem ved hjælp af traditionelle seismologiske teknikker, fordi signalet, de skaber, er for svagt og går tabt i støjen fra menneskelige aktiviteter såvel som fra naturlige geologiske processer som havbølger, floder, og vinde." Før Avouacs gruppe begyndte denne undersøgelse, der var ikke nok dokumenterede slow-slip hændelser til at bestemme deres skaleringsegenskaber pålideligt, han siger.

Avouacs gruppe designede og anvendte en innovativ signalbehandlingsteknik til at detektere og afbilde de langsom glidende begivenheder langs Washington-statens Cascadia Subduction Zone, hvor den nordamerikanske tektoniske plade glider mod sydvest over Stillehavets plade, ved hjælp af et netværk af 352 GPS-stationer. Forskerne analyserede data, der spænder over årene 2007 til 2018 og var i stand til at opbygge et katalog med mere end 40 slow-slip begivenheder af forskellig størrelse. Deres fund fremgår af Natur den 23. oktober.

Kompilering af data fra disse begivenheder, forskerne var i stand til at karakterisere træk ved slow-slip hændelser mere præcist end tidligere muligt. Et nøgleresultat fra undersøgelsen er, at hændelser med langsom glidning overholder de samme skaleringslove som almindelige jordskælv.

I denne sammenhæng, skaleringsloven beskriver "øjeblikket" af en slip-begivenhed på en fejl – som kvantificerer den elastiske energi, der frigives ved slip på en fejl – som en funktion af varigheden af ​​slip. Rent praktisk, det betyder, at et stort udskridt over et bredt område giver et langvarigt jordskælv. Det har længe været kendt, at tidspunktet for et jordskælv er proportionalt med terningen af ​​den tid, jordskælvet varer. I 2007, et hold fra University of Tokyo og Stanford foreslog, at slow-slip begivenheder ser ud til at være anderledes, med øjeblikket tilsyneladende direkte proportionalt med tiden.

Bevæbnet med deres nye udfyldte katalog, Avouacs team hævder, at størrelsen af ​​slow-slip hændelser også er proportional med terningen af ​​deres varighed, ligesom almindelige jordskælv.

Da disse begivenheder opfører sig på samme måde som almindelige jordskælv, at studere dem kunne kaste lys over deres mere destruktive fætre, Avouac siger, især fordi slow-slip hændelser forekommer hyppigere. Mens et traditionelt jordskælv med en styrke på 7,0 kun forekommer langs en forkastning hvert par hundrede år, en slow-slip hændelse af den størrelsesorden kan gentage sig langs den samme fejl hvert eller andet år.

"Hvis vi studerer en fejl i et dusin år, vi ser måske 10 af disse begivenheder, " siger Avouac. "Det lader os teste modeller af den seismiske cyklus, lære, hvordan forskellige dele af en fejl interagerer med hinanden. Det giver os et klarere billede af, hvordan energi opbygges og frigives med tiden langs en større fejl." Sådanne oplysninger kunne give mere indsigt i jordskælvsmekanik og fysikken, der styrer deres timing og størrelse, han siger.

Papiret har titlen "Sammenlignende skaleringslove for jordskælv og Cascadia Slow Slip Events."